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科学普及

【第二届分省院科普征文大赛作品展示】植物界的伪装大师

发表日期:2020-04-13来源:放大 缩小

  (第二届分省院科普征文大赛 二等奖 陕西省西安植物园 祁云枝 )

  植物没有腿脚,无法移动,面对天敌和食草动物,只有束手就擒吗?答案,对于个体来说,似乎是唯一的,然而,将目光锁定一个种群,沿时光的脚步追逐审视,你会发现,这个答案,并不唯一。

  植物在与不利环境、与天敌的抗争中,会慢慢地改造自己,向着更好地适应环境、更利于保护自己的方向进化。在时间的长河里,有的植物,拥有了威力强大的生化防身武器,有的,进化出了别出心裁的生存本领,也有的,会采取打不过就躲的方针政策,把自己乔装打扮一番,不让天敌和食草动物发现自己,或者,因恐惧而远离自己。

  后者的进化方式,用术语来说,叫做“拟态”。所谓拟态,就是生物在进化过程中,形成的外表、形态及色泽与环境或者其他动植物异常相似的现象。拟态,是种群朝着自然选择上有利的特性发展的结果。

  这篇文章,让大家结识几位植物界的拟态大师,看它们是如何伪装的。

模拟昆虫,上演美人计

  在美国一家大学的教学植物园里,我见到了角蜂眉兰。

  乍一看,我以为是几个大个的苍蝇落在了植株上,甚至想挥手赶走它们,待看清植物名牌后,才明白自己见到了拟态植物中大师级别的名角。

  仔细端详,不得不感慨角蜂眉兰细腻的心思:花瓣最下端的一枚唇瓣,也是最大的一枚花瓣,特化成圆滚滚、毛绒绒的雌性角蜂的下半身——浑圆的肚子,光溜溜的后背,边缘生长着一圈褐色短毛,恰似昆虫的体毛,毫发毕现。

  眉兰还会根据生长地的不同,在“角蜂”的后背上,涂抹上醒目的蓝紫色或棕黄相间的斑纹,好让自己的花朵,更接近当地雄性角蜂眼中的“大美人”形象。

  两对唇瓣,对称地从腰部伸出,长度和外形,一如角蜂、胡蜂或苍蝇的两对翅膀。头部的设计是重点也是花心思最多的地方。眉兰让花柱和雄蕊结合长成合蕊柱,样子从外形上看是角蜂的头部,有鼻子有眼,甚至连雄蜂脑袋的位置都预留好了。雄蜂一旦赶来赴约,头部自然而然会接受到眉兰想要传递出去的“爱之吻”。

  角蜂眉兰的拟态,只是它生殖策略的第一步,接下来,它还会分泌出类似于雌性角蜂荷尔蒙的物质,这模拟的性信息素,会让雄性角蜂们瞬间性激素爆棚,完全没有了抵抗力。

  角蜂眉兰设计的花期也恰到好处。当眉兰“化妆”完毕,恰逢角蜂的羽化期,一些先于雌性个体来到世间的雄性角蜂,正急于寻找配偶,在眉兰散发的雌性荷尔蒙的引诱下,急匆匆赶来,赴一场爱的“约会”。

  恋爱中的雄性角蜂,看到草丛中摇曳的角蜂眉兰花朵后,很庆幸这么快就交了桃花运,会迫不及待地上前拥抱“意中人”。翻云覆雨间,它的头部正好碰触到角蜂眉兰伸出的合蕊柱,雄蕊上带有黏性物质的花粉块,便准确的粘在雄蜂多毛的头上——这在生物学上有个术语叫“拟交配”。

  待雄蜂幡然醒悟后,只好悻悻地飞走。但此时,背负花粉块的雄蜂,已经被“爱情”冲昏了脑袋,求偶心切的它,再次被花朵释放出的雌性荷尔蒙吸引,就像被酒香勾去了魂的醉汉,毫不迟疑地冲向“美酒”——另一朵眉兰,再次殷勤“献媚”,角蜂头上粘着的花粉块,便准确无误地传递到这位“骗子”眉兰的柱头穴里……可怜无数痴情的雄性角蜂,为了一只只酷似蜂美人的花朵神魂颠倒、前赴后继,在雄性角蜂集体的不淡定中,角蜂眉兰只使用了“美人计”,而不用付“工钱”,就搞定了异花授粉!

  有意思的是,成功受粉的角蜂眉兰,立马释放出一种让角蜂作呕的气味,这气味在角蜂闻来,犹如花季少女的体香一下子变成了老奶奶的汗臭,避之唯恐不及。

  在这场美人计中,角蜂眉兰以非凡的才华,穿越动植物界间的屏障,将植物“骗术”演绎得登峰造极。从颜色到形态,再到气味,角蜂眉兰做到了全方位、多角度的模拟一种昆虫,让貌似强大的动物,在小小的植物前,也乖乖的俯首称臣。

  模拟小动物的植物拟态比较多,如眼镜蛇草、飞鸭兰、蝎子草,等等,之所以这样拟态,无非是借助于凶悍的外表,吓退食草动物,或者,吸引昆虫前来授粉。

模拟环境,石头能开花

  生石花的家,就在非洲南部干旱荒漠上的岩石裂缝或沙石堆里。这里风沙弥漫、高温干旱、淡水奇缺,一年只分为漫长的旱季和短暂的雨季,一般植物很难在这里落脚,即便有胆大的,也很快会成为饥肠辘辘的沙漠动物的腹中餐。

  谁也说不清,生石花的祖先,何时把自己变得和周围的沙石不相上下——矮小、敦实,像一块块鹅卵石(拟态)。这些灰绿色、褐黄色、灰色的肉质球叶“石头”,不亲手摸一摸,很难辨别真假。带着“石头面具”的沙漠生活,让生石花躲过了沙漠上觅食动物的口腹,我们才有幸看到现在这胖乎乎的模样。

  不只是外形独特,生石花还练就了高度贮水、极耐旱、抗高温的特质。6、7月份,天气开始闷热的时候,生石花会进入“不吃不喝”的休眠期;旱季大部分时间,生石花将身体缩进沙石里,仅露出植株顶面。在生石花的体内,饱含着无色透明的黏性多糖,可增强抗旱功能。一旦受伤,高浓度的黏性多糖会让伤口快速愈合,尽可能多地留住每一滴水。

  看似不起眼的“石头”,在短暂雨季里开出来的花,却娇艳如菊。雄花花蕊在花中间簇拥着雌蕊,周围是一圈细长的花瓣,大部分开黄花,也有白花,分外娇艳。生石花长着长着会蜕皮分裂,由一个变成两个或者四个,是除开花结果之外,另一种形式的繁衍生息。

  在非洲老家,生石花还叫做“小牛蹄”、“眼睛”,有人干脆叫它“霍屯督的屁股”,哈哈,够形象的。

模拟环境色彩,做灰色隐士

  囊距紫堇,是高山流石滩上的伪装高手,是一位名副其实的灰色隐士。

  罂粟科紫堇属的小草囊距紫堇,因花距粗大,像一个小囊袋而得名。囊距紫堇只生长在高海拔的流石滩上,流石滩是由风化的砾石形成的高山荒漠,气候恶劣,植被稀疏。

  囊距紫堇的独特之处,是同一居群内有两种不同颜色的个体,一种拥有正常的绿色叶片,另一种,则生长着灰扑扑的叶片,颜色和它身旁的砾石块不相上下。如果不在开花期,即使瞪大眼睛,也很难凭叶片把植株从砾石滩中寻找出来。

  其实,囊距紫堇费尽心思,长出灰色的叶片,只是为了躲避一种名叫绢蝶的昆虫。每年6月初,绢蝶的成虫会将卵粒产在囊距紫堇植株的附近。大约十几天后,绢蝶幼虫孵化出来,就以身旁囊距紫堇肥厚的叶片为食,根本不会动窝。为了避免成为绢蝶幼虫的“盘中餐”,囊距紫堇逐渐学会了给自己乔装打扮,穿上灰色隐身衣——进化出了和环境色彩一致的叶片。

  大量的野外观察表明,拥有灰色叶片的囊距紫堇个体,大都能逃过绢蝶幼虫的蚕食存活下来,而那些不懂变更,依然用绿色叶片“示人”的个体,就不那么幸运了,绝大多数在叶片还没能完全展开,即在幼芽阶段,就遭到了绢蝶幼虫的疯狂啃食。

  一般的,植物都拥有主流色彩绿色,绿叶们通过光合作用来养活植物,所以有人担心,灰色的叶片难道不会影响光合作用?这担心其实多余,研究发现,绿色的叶片几乎不含花青素,而灰色叶片里含有相当多的花青素,但两者体内叶绿素的含量差别不大。也就是说,花青素和叶绿素共同作用,让囊距紫堇的叶片成为了灰色,但这两种颜色的叶子在光合作用的效果方面,难分伯仲,所以,长成灰色,并不会影响到植株体内能量的生成。

  既然灰色的个体可以很好地实现伪装,又不影响其生存和繁殖,那么绿色的个体为什么没有被完全淘汰呢?这个问题到目前为止,还没有定论,期待今后有人去研究破解。  

模拟食蚜蝇“坐月子”的产房

  花瓣超长且扭曲的长瓣兜兰,会模拟食蚜蝇“坐月子”的产房。

  食蚜蝇,顾名思义是吃蚜虫的苍蝇。其实,长相如蜜蜂的食蚜蝇,成虫和蜜蜂一样,以花蜜、花粉、树汁为食,只有部分种类食蚜蝇的幼虫以蚜虫为食,长瓣兜兰就是仰仗模拟食蚜蝇的繁殖地,诱骗黑带食蚜蝇为自己免费做“红娘”。

  大约所有母亲的心思都是相同的,希望自己的小baby一出生就能丰衣足食。黑带食蚜蝇妈妈在产卵时之所以会精心挑选“坐月子”的产地——蚜虫的聚集区,是希望自己的小baby打出生起,就有足够的食物。

  有需求的地方就有交易,有交易就会滋生骗术。长瓣兜兰正是瞅准了黑带食蚜蝇的“软肋”,偷偷在自己的花瓣或唇瓣的基部,“画出”星星点点的“蚜虫”群——一粒粒黑栗色的突起物。在食蚜蝇妈妈的眼里,这里正是小baby 们到时候可以撒着欢吃的“蚜虫餐厅”。

  这位视力欠佳的妈妈,自认为找到了中意的产房,开始试图落到花瓣上去产卵。长瓣兜兰早料到这一招,蓄意让花瓣变得光滑而扭曲,食蚜蝇在尝试了几次无法降落后,突然发现不远处还有个平整的“停机坪”,它兴冲冲刚一落脚,不曾想,一下子便掉进唇瓣特化的兜兜里。失足的食蚜蝇自然不知道,这“停机坪”是长瓣兜兰用退化的雄蕊,为它专门设置的第二重机关!

  食蚜蝇开始自救,可兜壁内除合蕊柱所在的内通道外,全部光滑无比,想突围出去比登天还难!这期间它也尝试过其他方法譬如跳出,无功而返后,只好乖乖沿着由唇瓣和合蕊柱构成的传粉通道往外爬,别无选择呀。然而这条通道,正是长瓣兜兰存放花粉块的所在地,是兜兰设置的第三重机关。毫无疑问,成功逃脱的食蚜蝇在爬出通道的那一刻,背上全被长瓣兜兰粘贴上了花粉。当它在下一朵花上重复受骗时,便“荣升”为长瓣兜兰的“红娘”。

  再来关注一下成功在“蚜虫”堆里产卵的食蚜蝇的后代。食蚜蝇的小baby们孵化出来后,立马发现母亲为自己准备的食物,只是一堆形似蚜虫的植物附属品,完全不能食用。而此刻,食蚜蝇妈妈早已不知去向,可怜刚刚来到这个世界的食蚜蝇幼虫,只能活活被饿死。看来,黑带食蚜蝇妈妈不仅粗心大意,而且是个虎头蛇尾的家伙,难怪容易被长瓣兜兰利用。

  长瓣兜兰鼓捣出的这套复杂的拟态传粉系统,看似高明,也让自己陷入了脆弱的境地——假如环境变迁黑带食蚜蝇群体遭遇不测;假如黑带食蚜蝇之间开始交流,大家都不再去上当;假如黑带食蚜蝇被别的种群“勾引”得分身无术……长瓣兜兰种族的延续也将戛然而止!

  为了利益,让自己成为他人的地狱。长瓣兜兰的逻辑,越来越显得不合时宜。

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